Con la finalidad de desarrollar nuevas líneas de investigación en las áreas de materiales nanoestructurados, conversión de energía y diseño de microdispositivos para uso biomédico, un grupo multidisciplinario de investigadores del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S. C. (Cideteq) y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ) desarrolló el proyecto Sistemas Electroquímicos de Energía (Seqe).

Este grupo está conformado por las coordinadoras de las carreras de nanotecnología e ingeniería biomédica de la UAQ, Janet Ledesma García y Vanessa Vallejo Becerra, respectivamente; las investigadoras Minerva Guerra Balcázar y Sandra V. Rivas Gándara, así como los investigadores del Cideteq, Luis Gerardo Arriaga Hurtado, Abraham Ulises Chávez Ramírez, Francisco Mherande Cuevas Muñiz y Raúl Antonio Jiménez González.

El investigador del Cideteq, Luis Gerardo Arriaga Hurtado, reseñó que el grupo Seqe surgió a través de la vinculación académica en el área de posgrado entre este centro de investigación y la UAQ, y que los proyectos que se desarrollan están apoyados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) a través de programas y vinculación internacional.

“Tenemos posgrados, maestrías y dos doctorados, uno en el área ambiental y otro en la electroquímica, varios de nuestros egresados se fueron a trabajar a la UAQ y fundaron las carreras de nanotecnología y biomédica. Hay un intercambio de especialidades e instalaciones muy benéfico porque complementamos el trabajo de investigación”, indicó.

Proyectos en agenda

En ese sentido, la investigadora del Seqe, Janet Ledesma García, informó que este grupo multidisciplinario está enfocado en el desarrollo de materiales nanoestructurados con aplicaciones electrocatalíticas relacionadas con la conversión de energía.

“Trabajamos con unos dispositivos electroquímicos, que son celdas de combustible microfluídicas para convertir la energía química en electricidad; estos combustibles son esencialmente glucosa, etilenglicol, glicerol, algunos alcoholes como el etanol y el metanol. Los dispositivos son muy pequeños y demandan poca energía, por lo que pueden ser utilizados para aplicaciones móviles o portátiles; nosotros trabajamos en el área biomédica, esencialmente glucómetros y próximamente un marcapasos. La idea es desarrollar un dispositivo implantable, hecho con materiales biocompatibles”, abundó.

Ledesma García anunció que actualmente el grupo Seqe desarrolla otro proyecto de dispositivos microfluídicos, el cual fue proyectado en la reciente Convocatoria de Investigación en Fronteras de la Ciencia del Conacyt.

“Esta convocatoria está apoyando la llamada ciencia de frontera. Nos aprobaron un proyecto en el que el desarrollo de estos dispositivos va enfocado a otro tipo de aplicaciones, queremos diseñar celdas de combustible tipo parche que se puedan adherir a la superficie de la piel y que utilicen el ácido láctico del sudor como combustible para convertirlo en energía eléctrica y que se use, por ejemplo, en alguna batería pequeña para relojes o incluso teléfonos celulares”, advirtió.

Bajo esta misma línea de biosensores, la miembro del Seqe, Vanessa Vallejo Becerra, explicó que otras líneas de investigación se enfocan en la detección oportuna de padecimientos como la depresión y problemas renales.

“Estamos desarrollando unos dispositivos para detectar serotonina en sangre, que es un neurotransmisor relacionado con enfermedades no solo depresivas sino también neurológicas, además de otro biosensor para enfermos renales y que las personas puedan conocer cómo se encuentran sus niveles, en especial los que están en tratamiento de diálisis. Por otra parte, acabamos de meternos en la Convocatoria de Atención a Problemas Nacionales del Conacyt como grupo de investigación; el proyecto que sometimos fue el de un dispositivo electrónico que detecte biomarcadores para cáncer de próstata y otro para la detección de sustancias en la sangre para pacientes renales”, detalló.

Hidrógeno para la industria

Otra línea de investigación que se desarrolla en el Seqe es la compresión de electroquímica de hidrógeno y su utilización como combustible para generar energía, de acuerdo con la investigadora de la Facultad de Ingeniería de la UAQ, Sandra V. Rivas Gándara.

“El hidrógeno es uno de los más importantes vectores energéticos; si se compara con la gasolina, no genera prácticamente ningún contaminante durante su combustión. El inconveniente del hidrógeno es que no se encuentra libre en estado puro en la atmósfera, entonces se origina toda una línea de investigación en donde hay que producir el hidrógeno y almacenarlo con todas las implicaciones porque es un gas muy volátil. Parte de lo que hago es trabajar en sistemas de generación de hidrógeno y sistemas de electrólisis acoplados a fuentes alternas de energía, como pueden ser aerogeneradores o paneles fotovoltaicos”, informó.

Rivas Gándara puntualizó que las tecnologías convencionales de mecánica, licuefacción y captura a través de hidruros metálicos requieren una inversión energética considerable, por lo que en el proyecto desarrollado por el Seqe se utilizó una membrana de intercambio protónico para el hidrógeno bajo la misma plataforma de reservas de combustible y electrolizadores, con lo que se han logrado altas tasas de compresión con una baja inversión energética.

En ese mismo sentido, el investigador Abraham Ulises Chávez Ramírez destacó que uno de los objetivos del Seqe es generar proyectos que vayan más allá del área energética y que puedan enfocarse también en la producción de hidrógeno para el sector agroindustrial.

“Estamos trabajando en la generación de un amoniaco renovable, el cual utiliza hidrógeno, proveniente de sistemas altamente eficientes, limpios y seguros para que se deje de depender de la producción del hidrógeno a través del gas natural. Es un proyecto que se está trabajando a través del Fondo Newton entre el Reino Unido y México. La idea es incorporar esta tecnología y llevarla a una escala macro, lo que nos permitirá incursionar en el diseño de tecnologías de hidrógeno enfocadas en un sector industrial”, reveló.

Tecnología de punta

Para toda esta oferta tecnológica, el Seqe cuenta desde el 2015 con un laboratorio especializado único en México ubicado en las instalaciones del Cideteq en San Fandila, Querétaro, fue financiado gracias a proyectos internos de la institución y la vinculación con centros de investigación internacionales a través del Conacyt, de acuerdo con el investigador Luis Gerardo Arriaga Hurtado.

“El Cideteq es un centro de investigación Conacyt y la construcción de este laboratorio fue fruto de diversos proyectos que se han financiado con la Agencia Nacional de Investigación de Francia (ANR, por sus siglas en francés), con el Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) de Italia, proyectos con el Reino Unido a través del Fondo Newton y, últimamente, con proyectos en los que se dio una colaboración con investigadores de Barcelona, España, que nos permitieron utilizar sus laboratorios”, manifestó.

Por su parte, el responsable de este escenario, Raúl Antonio Jiménez González, destacó que estas instalaciones cuentan con tecnología única en México para el desarrollo de proyectos de investigación en el área de diseño de materiales biocompatibles.

“Para hacer micromaquinado tenemos el Optimax 5, que fue diseñado por el Instituto de Nanotecnología de Lyon, Francia, y del cual solo hay tres en el mundo. Contamos con una impresora 3D sencilla para hacer prototipado rápido y un microscopio electroquímico. Como nosotros trabajamos con dispositivos que son microfluídicos, necesitamos tener una amplia gama de dispositivos ópticos para poder revisar que estén funcionando bien; el microscopio electroquímico nos va a ayudar a probar los materiales y ver de manera más fácil cómo se transportan los fluidos”, enunció.

Jiménez González puntualizó que la infraestructura de este laboratorio se compone de una sala blanca categoría 100 mil o ISO 8, con un sistema de aire acondicionado, filtros y una estructura de paneles que permite el menor almacenamiento de partículas posible. Se encuentran en proceso para la adquisición de más equipo de tecnología de punta, como un maquinado de trazado ultravioleta (UV) que tendrá una capacidad de escritura en obleas de silicio de 2.5 micras para poder hacer nuevos dispositivos impresos de inserción biológica.

“Esa tecnología nos va a facilitar el diseño de materiales biocompatibles y tener mejores sensores. La idea es contar con las herramientas para el desarrollo de esta tecnología de calidad e ir a la par de países como Francia, Estados Unidos o Japón”, finalizó.